Wie man den einfachsten Roboter der Welt baut

Robotik ist ein einschüchterndes Feld . Um wirklich gut darin zu sein, muss man überdurchschnittliche Kenntnisse in Physik, Informatik, Maschinenbau, Elektrotechnik, Systemtechnik und fortgeschrittener Mathematik besitzen. Aber was ist, wenn Sie nur einige oder noch schlimmer noch keine dieser Kenntnisse haben und dennoch etwas über das Gebiet lernen möchten? Nun, wir müssen alle irgendwo anfangen und dieser Leitfaden soll die Robotik entmystifizieren, indem er jedem beibringt, der selbst eine bescheidene Fähigkeit besitzt, Handwerkzeuge zu verwenden, um seinen eigenen unglaublich einfachen Roboter zu bauen.

Der Roboter, den Sie hier bauen, ist im einfachsten Sinne ein Roboter. Es bewegt sich und reagiert auf Hindernisse in seiner Umgebung, dreht Motoren um und umrundet sie bei Bedarf selbstständig. Sie werden wahrscheinlich keine Industrielinien automatisieren oder Mondkrater erkunden, nur weil Sie den einfachsten Roboter der Welt gebaut haben, aber es ist eine gute Einführung in das Gebiet der Robotik und ein lustiges Projekt für einen Abend nach der Arbeit oder einen Wochenendnachmittag . Alles in allem kostet der Bau ungefähr 50 Dollar und der Genuss ist die Investition wert.

Dieser Roboter ist modular aufgebaut und bietet Ihnen einen Ausgangspunkt, von dem aus Sie Ihre Maschine modifizieren können, um komplexere Aufgaben auszuführen, oder Ihren eigenen nächsten Roboter mit einem bestimmten Ziel entwerfen können. Wenn Sie Kinder haben, möchten Sie sie vielleicht in dieses Projekt einbeziehen. Wenn Sie Probleme beim Befolgen der Schritte in diesem Handbuch haben, Hilfe beim Anpassen Ihres Roboters für ein komplexeres Verhalten benötigen oder eine Maschine in Betrieb nehmen oder bauen möchten, die den Rahmen dieses Artikels erheblich sprengt, senden Sie mir eine Nachricht. Ich freue mich immer über Ideen und helfe Menschen, ihre Traummaschinen für eine Vielzahl von Anwendungen zu bauen.

Schritt 1: Stellen Sie die Werkzeuge und Materialien zusammen, die Sie benötigen

Okay, ich verstehe. Du willst etwas bauen.

Dieses Handbuch enthielt ursprünglich Links zu Tools und Teilen auf einer beliebten Online-Shopping-Website, damit Sie ganz einfach alles bestellen können, was Sie für den Start benötigen. Ich hatte einige Probleme mit den Nutzungsbedingungen dieser Website. Um diese Probleme zu beheben, habe ich stattdessen die Links hier gepostet .

Das heißt, wenn Sie ähnliche Dinge in Ihrem Haus haben oder Ihre Maschine lieber ein bisschen mehr anpassen möchten, können Sie immer noch etwas Großartiges mit anderen Teilen als den exakten bauen, die ich verknüpfe, und Sie können wahrscheinlich etwas Geld sparen, wenn Sie Teile retten von defekten Elektronik- oder Überbeständen. Dieser Leitfaden ist zum Remixen gedacht und ich beantworte gerne alle Fragen zur Verwendung anderer als der von mir direkt empfohlenen Teile.


Werkzeuge benötigt

Schraubendreher - zur Montage des Roboter-Chassis-Kits bei Verwendung. Das Kit verwendet auch Muttern, daher kann auch eine Zange oder ein Steckschlüsselsatz hilfreich sein, aber Sie können mit Ihren Fingern und / oder einer Nadelzange davonkommen.

Nadelzange, Pinzette oder Pinzette

Abisolierzange (Sie können eine Schere ersetzen, aber Sie können sich selbst hassen)

Lötkolben (optional / einige Fähigkeiten erforderlich)

Löten (optional / Lötkolben und Fähigkeit erforderlich)

Heißklebepistole

Feuerzeug (Holen Sie sich ein Bic-Feuerzeug, wenn Sie einen Schrumpfschlauch verwenden, aber keine Heißluftpistole haben. Dies ist eine erheblich kostengünstigere Option, wenn Sie noch nie einen Schrumpfschlauch verwendet haben und ihn ausprobieren möchten, ohne sich auf neue Werkzeuge festlegen zu müssen )

Benötigte Teile Preise sind ungefähre Angaben

1x - 400 Verbindungspunkte Steckbrett - $ 6

1x - 2-Rad-Roboter-Chassis-Kit - $ 20

2x - SPDT Microlever Switch - 10 US-Dollar

1x - Jumper führt von Mann zu Mann 40er Pack - $ 5

1x - 4 AA Batteriehalter - 6, 50 $

4x - AA-Batterien - $ 3, 50

1x - Netzschalter (optional - um die Kosten niedrig zu halten, werde ich in der Anleitung erklären, wie Sie darauf verzichten können) - $ 2

2x - Büroklammern zum Ausfahren von Schnurrhaaren

1 bis 3 Zoll Schrumpfschlauch für mehr Ordnung der Whisker (optional)

Schritt 2: Montieren Sie das Chassis

Ein Chassis ist das „Skelett“, das einen Roboter zusammenhält. Für den einfachsten Roboter meiner Welt habe ich das Chassis-Kit gekauft, mit dem ich im letzten Schritt verbunden habe, und es gemäß den Anweisungen des Herstellers zusammengebaut. Das Handbuch enthält einige unterschiedliche Konfigurationen, und ich empfehle die beiden oben gezeigten Räder, eine Lenkrolle.

Alternativ können Sie Ihr eigenes Chassis entwerfen, sofern es die folgenden Kriterien erfüllt:

  • Differentialantrieb (ein Rad für jede Seite, beide Räder sind in Bezug darauf, wo sie den Boden berühren, parallel zueinander, können aber ein- oder gewölbt werden)
  • Das Steckbrett muss auf den Roboter passen.
  • Der Akku muss auf den Roboterraum für Mikro-Hebelschalter-Whisker passen
  • Für einen Arduino oder einen anderen Mikrocontroller sollte wahrscheinlich zusätzlicher Platz übrig bleiben, wenn Sie diesen als Plattform für fortgeschrittenere Robotikprojekte verwenden möchten.
  • Lassen Sie bei Verwendung Platz für einen Netzschalter.

Schritt 3: Bauen und montieren Sie die Whisker

Der einfachste Roboter der Welt verwendet 2 Mikrohebelschalter als Whisker, um den Roboter zu informieren, wenn er in etwas links oder rechts fährt, und um den Motor auf der gegenüberliegenden Seite umzukehren, um vom Hindernis wegzulenken.

Bauen Sie die Whisker-Sensoren (zweimal)

Biegen Sie eine Büroklammer, um einen gebogenen Whisker zu bilden

Kleben Sie den Whisker heiß auf das Ende des Mikrohebelschalters, überlappen Sie ihn mit dem Hebelarm und achten Sie darauf, dass die Schalter nicht blockiert oder blockiert werden.

Verstärken Sie die Verbindung zwischen der Büroklammer und dem Schalter, indem Sie Klebeband oder Schrumpfschlauch über den Heißkleber legen. Wenn Sie Schrumpfschläuche verwenden, müssen Sie diese aktivieren, indem Sie ein Feuerzeug (beweglich) darunter halten. Es ist wichtig, das Feuerzeug in Bewegung zu halten, denn wenn Sie es zu lange an einem Ort halten, können Sie sich durch den Schlauch und / oder das Kunststoffgehäuse des Schalters verbrennen oder schmelzen.


Fügen Sie den Schaltern Drähte hinzu

Schneiden Sie ein Ende eines Jumpers ab und entfernen Sie etwa einen halben Zoll Isolierung vom abgeschnittenen Ende, wobei Sie blankes Kupfer freilegen. Tun Sie dies sechsmal, da für jeden Schalter drei dieser Kabel erforderlich sind. Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie etwas Draht durcheinander bringen und abschneiden, anstatt ihn abzustreifen. Sie sollten genügend zusätzliche Jumper haben, wenn Sie das 40er-Pack gekauft haben, mit dem ich verbunden bin.

Führen Sie den abisolierten Draht durch das Loch an einer Klemme des Schalters, führen Sie ihn zurück und drehen Sie ihn dann, bis er fest sitzt. Wenn Sie einen Lötkolben haben und wissen, wie man ihn benutzt, würde ich empfehlen, wie ich über diese Verbindung zu löten. Tun Sie dies für alle 3 Klemmen an beiden Schaltern.

Montieren Sie die Whiskers

Sie möchten einen Whisker, um Hindernisse links zu erkennen, und einen anderen Whisker für rechts. Sie können sie überlappen, wie ich es getan habe, oder Sie können festlegen, dass sie sich nicht überlappen (Dies ist weniger verwirrend, aber mit dem Potenzial eines toten Winkels, der Ihren Roboter stecken lassen kann, wenn er in eine Ecke fährt oder etwas, das schmaler als der Raum ist zwischen den Schnurrhaaren). Wenn Sie die Schnurrhaare überlappen, stellen Sie sicher, dass Sie einen Abstandshalter unter einen legen, damit sie nicht aneinander reiben. Ich habe 2 M8-Muttern verwendet, die ich festgeklebt habe.

Denken Sie daran, dass sich auf jeder Seite der Vorderseite des Roboters der Teil des Whiskers, der berührt wird, gegenüber der Seite des Motors befindet, die er bei einem Treffer umkehren sollte. Spielen Sie mit den Whisker-Positionen, bis Sie mit ihnen zufrieden sind, und kleben Sie sie heiß auf das Gehäuse.

Schritt 4: Montieren Sie das Steckbrett

Verwenden Sie Heißkleber oder Doppelklebeband, um das Steckbrett ungefähr in der Mitte Ihres Gehäuses zu befestigen. Alles wird über das Steckbrett verbunden, daher ist es wichtig, dass alle Drähte es erreichen können. Da ich meine Schnurrhaare ziemlich weit hinten montiert habe, habe ich einen der Header auf meinem Steckbrett entfernt, damit er passt. Sie können es auch mit einem Abstandshalter über dem Zaubernden montieren, wenn Sie beide Header beibehalten möchten und ein ähnliches Immobilienproblem haben.

Schritt 5: Ändern und montieren Sie den Batteriehalter

Ändern Sie den Batteriehalter

Sie müssen Ihrem Batteriehalter einen Stromhahn hinzufügen, um die Verkabelung zum Umkehren Ihres Roboters zu vereinfachen. Schneiden Sie dazu ein Ende eines Jumpers ab und entfernen Sie etwa einen halben Zoll Isolierung vom abgeschnittenen Ende, wobei Sie blankes Kupfer freilegen. Drehen Sie das freiliegende Kupfer um das Metallstück in Ihrem Batteriehalter, das die beiden mittleren Batterien miteinander verbindet. Löten Sie es an Ort und Stelle, wenn Sie wissen wie.

Montieren Sie den Batteriehalter

Kleben oder kleben Sie den Batteriehalter fest. Der Batteriehalter kann an der Unterseite des Roboters oder neben dem Steckbrett montiert werden, je nachdem, wie viel Platz auf Ihrem Chassis verfügbar ist und wie lange die Kabel vom Pack kommen und welche Position Sie bevorzugen. Ich habe meine an die Unterseite der Motoren geklebt, damit ich später Platz für die Montage eines Mikrocontrollers an der Oberseite habe. Wenn Sie einen ähnlichen Montageort verwenden, stellen Sie sicher, dass Ihre Räder nicht den Boden berühren, und wissen Sie, dass die Motoren in Zukunft schwerer auszutauschen sind, wenn einer von ihnen kaputt geht oder Sie das Design ändern möchten.

Schritt 6: Montieren Sie den Netzschalter, wenn Sie einen verwenden

Kleben Sie den Netzschalter an eine Stelle, an der Sie ihn leicht erreichen können, damit er nicht durch den normalen Betrieb des Roboters beeinträchtigt wird. Stellen Sie sicher, dass die Drähte ausreichend lang sind, um zum Steckbrett zu gelangen.

Wenn Sie keinen Schalter verwenden, können Sie einen der Stecker von Stecker zu Stecker als "entfernbare Verbindung" verwenden. Die entfernbare Verbindung funktioniert durch Ein- und Ausstecken des Jumpers, an dem der Schalter am Steckbrett angeschlossen wäre, um den Roboter ein- und auszuschalten.

Schritt 7: Verdrahten Sie es

Wofür ist das Steckbrett?

Das Steckbrett, das Sie zuvor montiert haben, ist eine gute Möglichkeit, elektrische Verbindungen herzustellen, wenn Sie diese später ändern möchten. Steckbretter werden üblicherweise zum Testen von Schaltkreisen verwendet, bevor sie auf Perfboards oder Leiterplatten übertragen werden. Steckbretter bestehen aus Schienen, die wie in der Abbildung dargestellt Verbindungen herstellen.


Wie verdrahte ich mein Steckbrett?

Um Ihren Roboter dazu zu bringen, um Hindernisse herumzufahren, verdrahten Sie Ihr Steckbrett wie auf den Fotos angegeben oder auf eine Weise, die elektrisch gleichwertig ist. Ich werde hier kein traditionelles Schema einfügen, da dieses Handbuch sich an Anfänger richtet, aber ich kann es, wenn ich in den Kommentaren genügend Anfragen bekomme.

Durch Ändern der Verkabelung des Roboters können Sie dessen Verhalten ändern. Wenn ich genügend Anfragen bekomme, kann ich versuchen, verschiedene Möglichkeiten hinzuzufügen, um den einfachsten Roboter der Welt für verschiedene Verhaltensweisen zu verkabeln.

Schritt 8: Schalten Sie es ein und beheben Sie alle Probleme

Gib ihm etwas Saft

Legen Sie Batterien ein und schalten Sie den Netzschalter ein, wenn Sie einen verwenden. Wenn Sie keinen Netzschalter verwenden, platzieren Sie eines der Überbrückungskabel an der Stelle, an der der Schalter im letzten Schritt angeschlossen ist, und behandeln Sie jedes Ende des Überbrückungskabels (auch bekannt als Ihre entfernbare Verbindung) wie eines der beiden Kabel, die sich vom Schalter lösen. Durch Anschließen und Trennen dieses Kabels können Sie sich mit einem tatsächlichen Schalter fortbewegen. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie es an den richtigen Stellen anschließen.

Fehlerbehebung

Hier sind einige Tipps, wie Sie Ihren Roboter reparieren können, wenn er nicht so funktioniert, wie er soll.

  • Wenn Ihr Roboter sofort rückwärts abhebt, schalten Sie die roten und schwarzen Drähte von jedem der Motoren um.
  • Wenn sich Ihr Roboter dreht, tauschen Sie die roten und schwarzen Drähte auf der Seite aus, die in umgekehrter Richtung verläuft (links gegen den Uhrzeigersinn, rechts im Uhrzeigersinn).
  • Zu diesem Zeitpunkt sollte Ihr Roboter um einen Schreibtisch oder einen ebenen Boden laufen und auf seinem Weg gegen Hindernisse stoßen.
  • Wenn die Schnurrhaare Ihres Roboters an Dingen hängen bleiben, biegen Sie sie nach innen oder kürzen Sie sie kürzer, damit sie schwerer zu erfassen sind.
  • Wenn Sie ein Problem haben und nicht herausfinden können, wie es behoben werden kann, senden Sie mir eine Nachricht, und ich helfe Ihnen gerne weiter, wenn ich Freizeit habe.

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